汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的影響因素

1、汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的影響因素張建平摘要：主要陳述制造、安裝、檢修幾個(gè)方面都可能引起汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)。關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)組；振動(dòng)；影響因素 汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的大小直接關(guān)系到機(jī)組能否安全運(yùn)行，而對(duì)于發(fā)電廠來說安全就是最大的經(jīng)濟(jì)效益。引起機(jī)組振動(dòng)過大或者不正常的原因有很多，既有設(shè)計(jì)制造方面的原因，也有運(yùn)行方面的原因，還有安裝和檢修等方面的原因，下面就這幾個(gè)影響因素分別介紹。1、制造階段對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響因素汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，其額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，假如轉(zhuǎn)子的質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡而產(chǎn)生一個(gè)離心力，這個(gè)離心力對(duì)軸承同時(shí)也產(chǎn)生相應(yīng)得激振力。如果這個(gè)離心力過大

2、，則汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)異常。所以，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在裝配時(shí)每裝配一級(jí)葉片都應(yīng)該對(duì)該級(jí)葉片進(jìn)行動(dòng)相應(yīng)的平衡試驗(yàn)，整個(gè)轉(zhuǎn)子裝配完成后且在出廠前還應(yīng)該對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子進(jìn)行低速、額定轉(zhuǎn)速、超速動(dòng)平衡試驗(yàn)，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在一個(gè)合格的范圍內(nèi)且同時(shí)應(yīng)合并所有平衡重塊，以便于安裝現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的動(dòng)平衡調(diào)整。1.1轉(zhuǎn)子不平衡量較大的原因：（1）主要由機(jī)械加工精度不夠和裝配質(zhì)量較差引起（2）如果機(jī)組的設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)。1.2低壓缸及發(fā)電機(jī)的剛度低壓缸和發(fā)電機(jī)軸承的支撐剛度響度較小也會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)，在滇東#4機(jī)組的試運(yùn)中發(fā)現(xiàn)#6軸承處低壓缸剛度及發(fā)電機(jī)端蓋式軸承支撐剛度相對(duì)較小。2、安裝或檢修階段對(duì)機(jī)組振動(dòng)

3、的影響因素大部分機(jī)組的振動(dòng)很多時(shí)候都是可以通過安裝或檢修來解決的，從而安裝、檢修方面解決機(jī)組有很大的空間，具體影響振動(dòng)的因素有：2.1軸承標(biāo)高汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標(biāo)高不在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，則兩端軸承的負(fù)荷分配就不合理。負(fù)荷較輕的一邊，軸瓦內(nèi)的油膜形成不好或者根本不能建立油膜，如果這樣，極易誘發(fā)機(jī)組的自激振動(dòng)包括油膜振動(dòng)和汽流激振等；負(fù)荷較重的一邊，軸瓦烏金溫度肯定偏高，當(dāng)軸瓦烏金溫度達(dá)到一定值時(shí)，很容易產(chǎn)生碾瓦現(xiàn)象，從而引發(fā)機(jī)組的振動(dòng)。2.2轉(zhuǎn)子中心汽輪機(jī)的中心包括轉(zhuǎn)子與汽缸的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標(biāo)高、軸系連接的同心度和平直度。如果轉(zhuǎn)子與汽缸的同心度偏差

4、過大，則可能會(huì)引起汽流激振、電磁激振和動(dòng)靜碰磨。若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，則會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強(qiáng)迫振動(dòng)。當(dāng)聯(lián)軸器法蘭外圓與軸頸不同心、聯(lián)軸器法蘭止口或螺栓孔節(jié)圓不同心、端面瓢偏、晃度、連接螺栓緊力明顯不對(duì)稱時(shí)，不論圓周和端面如何正確，當(dāng)把連接螺栓擰緊后，都會(huì)使連接軸系不同心和不平直，還會(huì)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生預(yù)載荷。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，軸系同心度和平直度會(huì)直接產(chǎn)生振動(dòng)的激振力，引起機(jī)組的振動(dòng)。東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界一次中間再熱、三缸四排汽、單軸冷凝式600MW汽輪機(jī)機(jī)組支撐軸承形式#1、#2軸承為可傾瓦、#3-#8軸承為橢圓瓦，軸承標(biāo)高要求如上圖，在安裝及運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)#7軸承負(fù)荷較輕。但通過在

5、#3、#4機(jī)組的調(diào)整，發(fā)現(xiàn)對(duì)輪中心高差對(duì)此類機(jī)組影響不大。因此在機(jī)組大修期間，應(yīng)該根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況和制造廠家的建議，對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)子中心進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)整。由于各臺(tái)機(jī)組的實(shí)際情況不盡相同，因此受熱后的膨脹也不完全一樣，所以必須結(jié)合機(jī)組的實(shí)際情況對(duì)機(jī)組軸承標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。 2.3軸承自身特性軸承自身特性對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響為軸瓦緊力、頂隙和連接剛度等方面。軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩(wěn)定性，如果軸承的穩(wěn)定性太差，在外界因素的影響下容易使機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)。軸承的連接情況主要對(duì)軸承剛度產(chǎn)生影響，若軸承剛度不夠，在同樣大小的激振力下引起的振動(dòng)較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊。2.4滑銷系統(tǒng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)，當(dāng)機(jī)組帶負(fù)荷受熱

6、后都要產(chǎn)生膨脹，而又不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機(jī)組膨脹的。當(dāng)由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時(shí)，機(jī)組的膨脹就會(huì)受到限制，當(dāng)機(jī)組的膨脹受到限制時(shí)就會(huì)引起機(jī)組較大的振動(dòng)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對(duì)此引起高度重視。2.5動(dòng)靜間隙汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸和軸封之間以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間都存在間隙。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過大時(shí)，汽輪機(jī)內(nèi)效率會(huì)降低；當(dāng)汽輪機(jī)與軸封之間的間隙過大時(shí)可能引起蒸汽外漏或者空氣內(nèi)漏，從而影響機(jī)組的效率和真空；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙過大時(shí)同樣會(huì)影響發(fā)電機(jī)的效率。但是，它們之間的間隙又不能過小，否則將引起動(dòng)靜碰磨，進(jìn)一步會(huì)使機(jī)組的振動(dòng)變化，以至于機(jī)組的振動(dòng)超標(biāo)。因此合理調(diào)

7、整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙是非常重要的。2.6轉(zhuǎn)子結(jié)垢在大修期間，一般都要對(duì)汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢進(jìn)行清理，在進(jìn)行除垢時(shí)應(yīng)該保證除垢方法的正確性，同時(shí)要注意對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子都要進(jìn)行除垢，否則可能會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡。2.7活動(dòng)部件檢修期間如果有活動(dòng)部件進(jìn)入汽輪機(jī)，大修后開機(jī)活動(dòng)部件可能在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機(jī)葉片，從而造成嚴(yán)重的事故，并引發(fā)機(jī)組振動(dòng)；如果發(fā)電機(jī)內(nèi)存在活動(dòng)部件，一方面可能引起發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路，另一方面可能引起機(jī)組振動(dòng)的不穩(wěn)定。2.8臺(tái)板接觸情況及基礎(chǔ)沉降假如臺(tái)板與基架有間隙也會(huì)造成機(jī)組振動(dòng)，所以在安裝中必須保證臺(tái)板與基架、水泥墊塊與臺(tái)板的接觸應(yīng)密實(shí)，同

8、時(shí)也認(rèn)真消除臺(tái)板間隙。同時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)的不均勻沉降也會(huì)影響機(jī)組振動(dòng)，所以基礎(chǔ)應(yīng)該在安裝時(shí)沉降已經(jīng)趨于穩(wěn)定。2.9機(jī)組膨脹前已述及，機(jī)組的滑銷系統(tǒng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響情況，而機(jī)組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當(dāng)滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時(shí)，如果運(yùn)行人員操作不當(dāng)，機(jī)組也會(huì)出現(xiàn)膨脹不暢的問題。最明顯的例子是在開機(jī)過程中，當(dāng)機(jī)組的暖機(jī)時(shí)間不夠或者升速加負(fù)荷過快，則機(jī)組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，減少機(jī)組的壽命；另一方面就會(huì)引起過大的差別膨脹，從而影響機(jī)組的開機(jī)過程。當(dāng)機(jī)組的膨脹不充分時(shí)，極易引起機(jī)組的振動(dòng)和動(dòng)靜碰磨。3.0潤滑油溫軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性如何決定了機(jī)組誘發(fā)振動(dòng)的可能性有多大，當(dāng)穩(wěn)定

9、性太差時(shí)，外界因素的變化很容易引起機(jī)組振動(dòng)的產(chǎn)生。而潤滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個(gè)重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個(gè)重要因素就是潤滑油油溫，潤滑油油溫應(yīng)該在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，過高過低都對(duì)油膜的形成不利。3.1軸封溫度每一軸封的溫度都不一樣，在運(yùn)行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。軸封溫度對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響主要表現(xiàn)為溫度對(duì)軸承座標(biāo)高的影響和溫度對(duì)端部汽封處動(dòng)靜間隙的影響。 3.2機(jī)組真空和排汽缸溫度機(jī)組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個(gè)因素的變化必然引起另一個(gè)因素的改變。對(duì)于軸承座坐落在排汽缸上的機(jī)組來說，排汽缸溫度的變化主

10、要表現(xiàn)在對(duì)軸承座標(biāo)高的影響上，所以會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生影響。3.3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流當(dāng)電流通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會(huì)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當(dāng)發(fā)電機(jī)本身存在一定量的質(zhì)量不平衡時(shí)，由于膨脹會(huì)使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機(jī)組的振動(dòng)變化；當(dāng)發(fā)電機(jī)自身存在膨脹不均時(shí)，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會(huì)由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的質(zhì)量不平衡，而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時(shí)也會(huì)隨之消失。另一方面，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部本身存在短路情況，當(dāng)電流通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部放熱過大的現(xiàn)象，此處的轉(zhuǎn)子由于受到較多的熱量堆積而使膨脹較大，這就與其他地方的膨脹產(chǎn)生差別，又會(huì)形成一動(dòng)態(tài)的質(zhì)量不平衡。3.4機(jī)組的調(diào)門控制方式東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600 MW機(jī)組在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)了2號(hào)大軸振動(dòng)偏大的現(xiàn)象。根據(jù)分析及最后采用的措施來看，改變機(jī)組調(diào)門的控制方式可以控制的機(jī)組的振動(dòng)。具體原因是：由于機(jī)組受熱后1號(hào)和2號(hào)軸承的膨脹不一樣，結(jié)果造成1號(hào)軸承負(fù)荷較輕而2號(hào)軸承負(fù)荷